水分活度对全脂羊奶粉贮藏期间脂肪稳定性的影响

张 怡，张富新，贾润芳，顾浩峰，张瑞妮，杜晓旭

(陕西师范大学食品工程与营养科学学院，陕西西安710062)

羊奶富含蛋白质、脂肪、矿物质、维生素以及多种生物活性物质，被称为“奶中之王”［1］。与牛奶一样，羊奶可加工成液态奶、酸奶、奶酪、奶粉等多种乳制品，其中奶粉是羊奶加工的主要产品，且以全脂奶粉为主。虽然奶粉是一种耐贮藏的食品，但全脂羊奶粉是高脂肪食品，脂肪含量高达30%以上［2］。在贮藏过程中脂肪易发生分解氧化，造成羊奶粉风味和营养价值降低，甚至产生对人体有害的物质［3-5］，因此如何防止和延缓贮藏过程中奶粉脂肪的分解氧化已成乳品界关注的问题之一。国内外大量研究表明，贮藏温度、光照、氧气及水分活度是影响脂肪氧化速度的主要因素［6-7］，其中水分活度可以加快自由基的生成速率，并有可能改变奶粉的粒子结构，增大乳脂肪与氧气和催化剂的接触面积，因此水分活度对乳脂肪分解氧化意义重大［8］。因此氧气在促进脂肪氧化过程中起着重要的作用。本文以全脂羊奶粉为原料，研究不同水分活度对其贮藏期间脂肪氧化稳定性的影响，为全脂羊奶粉贮藏提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

全脂羊乳粉 陕西杨凌圣妃乳品厂生产(脂肪含量为31.85%);硫代巴比妥酸(TBA)、氯化锂、醋酸钾、氯化镁、三氯乙酸、BHT、无水乙醇、二氯甲烷等购于西安森博试剂公司，均为分析纯。

277型可见分光光度计 上海光谱仪器有限公司;SHZ-D(Ⅲ)型循环水式真空泵 巩义市予华仪器有限责任公司;WSC-S型色差仪 上海精密科学仪器有限公司;HH-S4型电热恒温水浴锅 北京科伟永兴仪器有限公司;RE-52型旋转蒸发仪 上海安亭有限责任公司;LXJ-Ⅱ型大容量低速离心机上海医用分析仪器厂;GHX-9080B-1型培养箱 上海福玛试剂设备有限公司。

1.2 样品处理

1.2.1 样品制备 参照Stapelfeldt［8］的方法制备不同水分活度的全脂羊奶粉。称取100g全脂羊奶粉放入培养皿中，置于可抽真空的干燥器上层，下层放饱和氯化锂溶液(35℃)，密封后抽真空。将盛样品的干燥器放在35℃的培养箱中保温48h，期间搅拌一次，即可制得水分活度为0.11(Aw1)的全脂羊奶粉。用同样的方法，将饱和氯化锂替换为饱和醋酸钾或饱和氯化镁，即可制备水分活度为0.23(Aw2)或0.32(Aw3)的全脂羊奶粉［9］。3种水分活度的全脂羊奶粉的水分含量分别为2.71%、3.49%、4.50%。

1.2.2 样品的贮藏 不同水分活度的全脂羊奶粉在空气中用铝箔袋分装成若干小袋，在35℃培养箱中避光加速氧化，每7d抽取一次样品，分别测定酸值、过氧化值、硫代巴比妥酸值和色值。

1.3 测定方法

1.3.1 脂肪的提取 采用Nadal［3］的方法提取全脂羊奶粉中的脂肪。称取30g的全脂羊奶粉，用100mL的蒸馏水复溶，35℃保温30min，并不断搅拌，搅拌过程中缓慢加入100mL的无水乙醇、200mL的无水二氯甲烷和5g氯化钠，再25℃保温30min，3000×g离心5min，有机相用无水硫酸钠过滤，旋转蒸发除去二氯甲烷，再加入40mL的乙醚，用无水硫酸钠过滤，旋转蒸发除去乙醚至恒重。

1.3.2 酸值(AV)的测定 按照GB5530-2005/ISO660:1996动植物油脂酸值和酸度中的方法测定全脂羊奶粉贮藏期间脂肪的酸值［10］，结果表示为KOH mg/g脂肪。

1.3.3 过氧化值(POV)的测定 采用GB/T5538-2005/ISO3960:2001动植物油脂过氧化值的测定方法测定全脂羊奶粉贮藏期间脂肪的POV［11］，结果用mmol/kg脂肪表示。

1.3.4 硫代巴比妥酸值(TBA)的测定 参照GB/T5009.181-2003 猪油中丙二醛［12］和 Fenaille［13］的方法测定脂肪TBA值。准确称取融化均匀的脂肪样品10g，置于100mL有盖三角瓶内，加入50mL三氯乙酸混合液(7.5g三氯乙酸及0.1g EDTA用水溶解，稀释至100mL)，振摇30min，期间保持油脂融溶状态，用双层滤纸过滤两次，除去油脂。准确移取上述滤液5mL置于25mL纳氏比色管内，加入5mL TBA溶液(0.02mol/L)，混匀，加塞，置于 80℃水浴内保温60min，取出，冷却1h，移入小试管内，离心5min，上清液倾入25mL纳氏比色管中，加入5mL三氯甲烷，摇匀，静置，分层，吸出上清液，测其532nm处的吸光值。奶粉TBA值用μg丙二醛/g脂肪表示。

式中:A为吸光值;1.55为吸光系数(L/mmol·cm);m为样品质量(g);72为丙二醛的分子量(g/mol);V1为反应液总量(mL);V为提取液总量(mL);V2为反应液中的提取液数量(mL);L为光径(cm)。

1.3.5 色值的测定 将全脂羊奶粉复原为12%的复原乳，分别吸取5mL复原乳于色差仪的测样杯中，测定样品的 L*值、a*值、b*值［14］。

1.4 数据的处理

数据采用Excel、DPPS软件进行差异性分析。

2 结果与分析

2.1 水分活度对全脂羊奶粉脂肪酸值(AV)的影响

酸值是表示脂肪中游离脂肪酸含量的指标，是衡量含脂肪食品贮藏期间脂肪分解程度的重要指标。不同水分活度的全脂羊奶粉贮藏期间酸值变化如图1所示。

图1 水分活度对全脂羊奶粉贮藏期间脂肪酸度变化的影响Fig.1 Effect of water activity on the AV of fat in whole goat milk powder during storage

由图1可知，不同水分活度的全脂羊奶粉贮藏期间酸值均升高，表明全脂羊奶粉在贮藏期间脂肪发生一定程度的水解。水分活度为0.32的全脂羊奶粉贮藏期间酸值增长较快，明显高于水分活度为0.11和0.23的全脂羊奶粉(p＜0.05)。水分活度为0.11和0.23的全脂羊奶粉贮藏期间的酸值无明显差异(p ＞0.05)。Sonntag［15］报道，脂肪在分解氧化过程中可产生酸性物质，导致脂肪酸值上升。Celestino［6］报道，奶粉中仍残留有部分耐热性酯酶，这些酯酶在贮藏过程中活性较稳定，可水解乳脂生成游离脂肪酸，引起奶粉酸值上升，同时游离脂肪酸的增加也可加快脂肪的氧化。

2.2 水分活度对全脂羊奶粉脂肪过氧化值(POV)的影响

脂肪贮藏期间会发生自动氧化，脂肪中的不饱和脂肪酸在自由基和有氧的条件发生反应生成过氧化物。过氧化值是表示脂肪氧化过程中产生的过氧化物的含量，是衡量脂肪氧化初期的重要指标。不同水分活度的全脂羊奶粉贮藏期间脂肪过氧化值变化如图2所示。

图2 水分活度对全脂羊乳粉贮藏期间脂肪过氧化值变化的影响Fig.2 Effect of water activity on the POV of fat in whole goat milk powder during storage

由图2可以看出，3种水分活度的全脂羊奶粉在贮藏期间POV变化规律基本一致。贮藏初期，POV随贮藏时间的延长呈逐渐上升的趋势;随着贮藏时间的延长，POV达到一定的峰值后，逐渐下降。POV主要表示脂肪氧化初期产物，在奶粉贮藏期间处于动态平衡。一方面乳脂肪自动氧化生成氢过氧化物，引起POV升高，另一方面它还可以降解成小分子的醛酮类物质［16］。由图2还可得出，不同水分活度的全脂羊奶粉在贮藏期间POV也有明显的差异。水分活度为0.32的全脂羊奶粉在贮藏6周时，其POV达到最大值，且明显高于其他两组(p＜0.05)，但贮藏6周以后，POV迅速降低，并低于其他两组(p＜0.05)。这说明贮藏过程中，高水分活度的全脂羊奶粉脂肪氧化速度较快。

2.3 水分活度对全脂羊奶粉硫代巴比妥酸值(TBA)的影响

脂肪一级氧化产物可继续降解为小分子的醛、酮类物质，丙二醛是最具代表性的二级氧化产物。TBA值是衡量脂肪二级氧化产物丙二醛的重要指标。不同水分活度的全脂羊奶粉贮藏期间的TBA值变化如图3所示。

图3 水分活度对全脂羊乳粉贮藏期间TBA值变化的影响Fig.3 Effect of water activity on the TBA of whole goat milk powder during storage

由图3可以看出，3种水分活度的全脂羊奶粉贮藏期间 TBA值均呈上升趋势，且差异显著(p＜0.05)。贮藏初期，3种水分活度的全脂羊奶粉的TBA值缓慢增加，但差异不显著(p＞0.05)。贮藏2周后，水分活度为0.32的全脂羊奶粉TBA值增加速度较快，明显高于水分活度为0.11和0.23的全脂羊奶粉(p＜0.05)，说明全脂羊奶粉的水分活度对其脂肪氧化程度有重要的影响。Stapelfeldt［8］研究认为，奶粉水分活度的提高可能改变了奶粉的结构，使奶粉中脂肪与空气和催化剂的接触面积变大，奶粉中脂肪更容易被氧化。因此，降低全脂羊奶粉的水分活度，可以有效延缓全脂羊奶粉脂肪的氧化程度。

2.4 水分活度对全脂羊奶粉色值的影响

色值是评价奶粉品质优劣的感官指标，新鲜的全脂羊奶粉应为白色或淡黄色。不同水分活度的全脂羊奶粉贮藏期间色值变化如图4所示。

图4 水分活度对全脂羊奶粉贮藏期间颜色变化的影响Fig.4 Effect of water activity on the color of whole goat milk powder during storage

由图4可以看出，水分活度对全脂羊奶粉贮藏期间色值变化有一定的影响。由图4(a)可知，3种水分活度的全脂羊奶粉贮藏期间L*值均有下降的趋势，说明全脂羊奶粉亮度降低［14］，其中水分活度为0.11的全脂羊奶粉在整个贮藏期间L*值变化较小，明显高于水分活度为0.23和0.32的全脂羊奶粉(p＜0.05)。由图4(b)可以看出3种水分活度的全脂羊奶粉在整个贮藏期间a*值有所升高，全脂羊奶粉有变红的趋势。由图4(c)可以看出，3种水分活度的全脂羊奶粉贮藏期间b*均有所升高，说明全脂羊奶粉趋于黄色［17］。全脂羊奶粉在贮藏期间颜色变化主要是由于非酶褐变，其中最主要是美拉德反应。美拉德反应的终产物和中间降解物都是全脂羊奶粉色变的来源。Kneifel［18］报道，乳清粉的b*值与其非酶褐变的程度有较好的相关性，高水分活度可以加快美拉德反应的速率。因此降低全脂羊奶粉的水分活度可有效的减缓其贮藏过程中颜色的褐变。

3 结论

不同水分活度的全脂羊奶粉在贮藏期间酸值、TBA值均升高，过氧化值达到峰值后逐步降低，奶粉发生褐变。水分活度为0.11和0.23的全脂羊奶粉贮藏期间稳定性明显高于水分活度为0.32的全脂羊乳粉。水分活度对全脂羊乳粉的氧化稳定性有很大的影响，降低全脂羊奶粉的水分活度可以提高其稳定性。

［1］顾浩峰，张富新，梁蕾，等.山羊奶与牛奶和人奶营养成分的比较［J］.食品工业科技，2012，33(8):369-373.

［2］Liang Jer-Hour.Kietics of fluorescence formation in whole milk powders during oxidation［J］.Food Chemistry，2000，71:459-463.

［3］Nadal M R，Servin J L.Oxidation stability of the lipid fraction in milk powder formulas［J］.Food Chemistry，2007，100:756-763.

［4］葛武鹏.山羊乳营养特性及对嗜酸乳杆菌增酸发酵性能的研究［D］.杨凌:西北农林科技大学，2008.

［5］Lloyd M A，Hess S J，Drake M A.Effect of nitrogen flushing and storage temperature on flavor and shelf-life of whole milk powder［J］.Journal of Dairy Science，2009，92(6):2409-2422.

［6］Celestino E L，Iyer M，Roginski H.The effects of refrigerated storage of raw milk on the quality of whole milk powder stored for different periods［J］.International Dairy Journal，1997，7:119-127.

［7］刘庆生，王加启，卜登攀.牛奶乳脂肪氧化的影响因素研究进展［J］.食品科学，2009，30(23):443-446.

［8］Stapelfeldt H，Nielsen B R，Skibsted L H.Effect of heat treatment，water activity and storage temperature on the oxidative stability of whole milk powder［J］.International Dairy Journal，1997，7(5):331-339.

［9］徐玮，汪东风.食品化学实验与习题［M］.北京:化学工业出版社，2008:10.

［10］GB5530-2005/ISO660:1996.动植物油脂酸值和酸度的测定［S］.北京:国家标准.

［11］GB/T5538-2005/ISO3960:2001.动植物油脂过氧化值的测定［S］.北京:国家标准 .

［12］GB/T5009.181-2003.猪油中丙二醛的测定［S］.北京:国家标准.

［13］Fenaille F，Mottier P.Comparison of analytical techniques to quantify malondialdehyde in milk powders［J］.Journal of Chromatography A，2001，921:237-245.

［14］Celestino E L，Iyer M，Roginski H.Reconstituted UHT-treated Milk:Effects of raw milk，powder quality and storage conditions of UHT Milk on its physico-chemical attributes and flavour［J］.International Dairy Journal，1997，7:129-140.

［15］Sonntag NOV.Reactions of fats and fatty acids in Bailey’s industrial oil and fat products［M］.New York:John Wiley and Sons，1979:99-176.

［16］Rosell J B.Rancidity in foods［M］.London:Elsevier Applied Science，1989.

［17］Lloyd M A.Flavor and stability of whole milk powder［D］.North Carolina State University，2008.

［18］KneifelW，Ulberth F.Tristimuluscolourreflectance measurement of milk and dairy products［J］.dairy science and technology，1992，72(4):383-391.